¿Qué son? Una perspectiva farmac:ol6gica e histórica'repebis.upch.edu.pe/articulos/diag/v49n4/a2.pdf · Una involucra la extracción del plasma humano (9);el fármaco seconoce

DIAGNOSTICO Vol. 49(4) Octubre - Diciembre 2010 . Medicamentos - Biotecnología . De Mora, F.y col.

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MEDICAMENTOS BIOlÓGICOS

Medicamentos derivados de la biotecnologfa:¿Qué son? Una perspectiva farmac:ol6gica e histórica'

Fernando De Mora J,Rosa Torres 2

Resumen

Los biológicos, es decir, medicamentos obtenidos de organismos vivos, no son nuevos. La historia proporcionavarios ejemplos de extractos animales o humanos que se utilizan para prevenir o tratar enfermedades humanas. Enconsecuencia, los médicos han estado conscientes, por siglos, del valor terapéutico de nuestras propias moléculas. Ladificultad radicó, muchas veces, en cómo obtener estos compuestos propios o similares a los propios. La biotecnología, unatecnología mediante la cual organismos vivos manipulados se utilizan para generar productos útiles tales como fármacos,proporcionó una respuesta revolucionaria. Sabemos cómo crear genéticamente por ingeniería bacterias, levaduras,células de insectos o mamíferos para sintetizar moléculas humanas, las llamadas proteínas terapéuticas recombinanteshumanas. Los anticuerpos monoclonales murinos y humanizados contra antígenos humanos también son productosbiotecnológicos. El número de fármaco s biotecnológicos que se están comercializando, y aquéllos que se utilizan en ensayosclínicos o que están a la espera de autorización, está creciendo de manera exponencial. Actualmente, aún estamos en losinicios de una nueva era en farmacoterapia, cuyo final es imposible de ver. Los farmacólogos deben seguir el ritmo de estoscambios y desarrollar nuevas habilidades. Probablemente, incluso tengan que desafiar antiguas suposiciones, con lafinalidad de investigar nuevas moléculas. Utilizando un enfoque fácil y entendible, este artículo de revisión vuelve a tratar'bio-conceptos'y da énfasis a la dimensión real del desafío.

Palabras clave: Biomedicamentos; biológicos; productos biofarmacéuticos; biosimilares; ADN recombinante; proteínasterapéuticas.

¿Qué son los biológicos?

La búsqueda de nuevos fármacos ha llevado a los sereshumanos a explorar los bosques tropicales y el lecho marino, ydiseñar nuevas moléculas, de manera más o menos exitosa,pero con frecuencia bastante a ciegas. Sin embargo, en el casode varias de las enfermedades o síndrome s seleccionados comoobjetivo, probablemente no hayamos tenido que hacer unesfuerzo de tal magnitud para descubrir fármacos activos, yaque la solución estaba adecuadamente dentro de nuestroalcance, en el interior de nuestro propio cuerpo, en forma demoléculas con una función conocida que se puede convertir enmedicamentos. La idea no es nueva. En realidad, la historiareciente proporciona varios casos. Por ejemplo, desde los años40, se sabe que los glucocorticoides que nosotros generamos,cuando se administran como fármacos, tienen un efectoantiinflamatorio e inmunosupresor, sobre el cual se ha compro-bado que es beneficioso en los procesos autoinmunes, alérgicose inflamatorio s, así como en la prevención del rechazo de

trasplantes de órganos (11.El misterio que quedaba por resolver,además de identificar un posible beneficio terapéutico para lasmoléculas endógenas, era cómo obtenerlos y purificarlos. En elcaso de los esteroides, aprendimos a producirlos mediantesíntesis química y, actualmente, contamos con un amplio rangode agentes que más o menos se asemejan a sus contrapartesnaturales. El caso de las hormonas proteicas resultó ser másdificil y, con frecuencia, era necesario dirigirse hacia los tejidosy órganos humanos o animales en los que se originan. Un'ensayo bien documentado con la terapia de reemplazohormonal data del año 1896, cuando una mujer fue tratadaeficazmente con extracto de tejido ovárico bovino cargado conestrógenos administrado por vía oral (2,3).Sin embargo, tal vez elejemplo más impactante del uso terapéutico de tejido animalfue la insulina (41.En el año 1922, insulina extraída de páncreasbovino demostró regular la concentración de la glucosa en lasangre en un paciente diabético que no podía sintetizar lahormona (posteriormente, dada su gran similitud con lahormona humana, la insulina del porcino se convirtió en la

I Director del Departamento de Parmacología, Terapéuticay Toxicología de la UniversidadAutónoma de Barcelona. Consultor endesarrollo y comercialización de biosimilares en mercados especificos. 2 Investigadora posdoctoral senior en las instalaciones deinvestigación del Hospital Clínico de Barcelona (España). * Publicado con permiso del autor y del editor de la Revista Journal

ofGeneric Medicines.

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fuente principal de insulina hasta finales del siglo pasado).Agentes de este tipo se conocen como biológicos. Si bien, enfarmacología, el término "biológico" se aplicó original ybásicamente a los hemoderivados y vacunas, hoy en día se leutiliza como sinónimo de medicamento biológico (o biológico,en realidad) y biomedicamento, para definir, de acuerdo con laAgencia Europea de Medicamentos (EMA) (5),un fármaco omedicamento obtenido de un organismo vivo, que se entiendeque comprende desde seres humanos hasta bacterias, e inclusovirus. Esto establece una distinción fundamental entre losmedicamentos biológicos y los medicamentos utilizadosactualmente con mayor frecuencia, es decir, aquellos pequeñosproductos elaborados mediante síntesis química y ya conocidoscomo fármacos clásicos, tradicionales o convencionales, cuyaproducción no involucra organismos o células, ni como inter-mediarios ni como fuente. Técnicamente, los medicamentosbiológicos incluyeron de ese modo agentes conocidos, talescomo las gammaglobulinas (6)(y-globulinas), es decir, anticuer-pos o inmunoglobulinas aisladas de sangre humana paraprevenir o combatir infecciones, antibióticos (7)(cuando seobtuvieron directamente de bacterias u hongos), vacunaselaboradas a partir de extractos de microorganismo s atenuadoso, más recientemente, heparinas de bajo peso molecular(LMWH) (8)(obtenidas de tejido pulmonar bovino o mucosagástrica porcina), y factor de coagulación VIII cuando se extraedel plasma humano (9).

Por lo tanto, ¿qué es lo novedoso en el tema de losmedicamentos biológicos? La novedad, al menos en términosdel orden del día para los avances científicos, es que ahoratenemos acceso a técnicas más refinadas y eficientes quepermiten una producción más confiable de biológicos especí-ficos en el laboratorio, en cantidad suficiente, tal como loveremos inmediatamente. Además, el mayor conocimiento dela actividad endógena de algunos de estos productos ha llevadoa la industria farmacéutica a realizar una enorme cantidad deproyectos de investigación, desarrollo e/o innovación(R&D&i), ayudando de ese modo a forjar los inicios de una eraverdaderamente nueva en la farmacología: la era de losbiomedicamentos (o productos biofarmacéuticos; un términoacuñado en 1980, aunque con un significado ligeramentediferente). El deseo del psicoterapeuta de 'conocerse a símismo' nunca ha sido tan provechoso para la medicina; dichodeseo nos coloca en una posición privilegiada para ampliar lasfronteras de la terapia farmacológica.

Medicamento biotecnológico:Un tipo de medicamento biológico

Un medicamento biológico implica, de alguna manera,más que ingeniárselas para obtener una molécula endógena enel laboratorio. El amplio grupo de medicamentos biológicosincluye a un subgrupo (fármaco s derivados de procesos biotec-nológicos) que se está ampliando exponencialmente. Estosfármaco s conforman el tema del presente artículo, y preferimossimplificarlos denominándolos productos biotecnológicos. Labiotecnología, es decir, la tecnología basada en organismosvivos o moléculas biológicas (enzimas o anticuerpo s) que se

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utilizan o manipulan intencionalmente para obtener productosprovechosos (101,ha iniciado una nueva área en la farmacología.Los agentes biotecnológicos se producen, por consiguiente, deorganismos vivos, debido a que son biológicos, pero paraproducir lo anterior, los organismos deben haber sido manipu-lados de alguna manera. Por ejemplo, el material genético deuna entidad como Escherichia coZ¡ se puede alterar de talmanera que, sorprendentemente, se pueda producir unaproteína humana. Esto se conoce como tecnología de ADNrecombinante (rADN), que forma parte de la ingenieríagenética, o manipulación genética, que a su vez pertenece alcampo más amplio de la biología molecular. A pesar de quesiempre existe cierta similitud en su estructura química ycomposición, los productos obtenidos mediante técnicasbiotecnológicas no siempre están planeados para ser copiasexactas de moléculas endógenas humanas. En consecuencia,los anticuerpos monoclonales contra autoantígenos producidosen ratones que han sido reproducidos para propósitos deinvestigación (manipulados) y que han sido tratados anterior-mente (manipulados) también son agentes biotecnológicos (11).

Estos son dos ejemplos claros de técnicas biotecnológicas quesirven a la farmacología y, por consiguiente, a la medicina.

La primera compañía en producir una molécula tera-péutica comercialmente viable usando la biotecnología fueGenentech, fundada por Robert Swanson y Herbert Boyer en elaño 1976. Desde entonces, con el lanzamiento de la insulinahumana recombinante (abreviada como rHu o rh) (1982), lahormona de crecimiento humano recombinante o rhGH (esdecir, somatotropina recombinante) (1985), Yla eritropoyetinahumana recombinante, también conocida como EPa oepoetina (1989), ha estado en curso una carrera imparable en elcampo de los productos biofarmacéuticos. Vale la pena recor-dar que, por definición, la biotecnología también incluye elproceso de fermentación utilizado para producir alimentos ybebidas, tales como la cerveza, vino y queso; sin embargo, noabordaremos esta aplicación en este documento.

De lo mencionado anteriormente, se puede deducir que,debido a que se generan en organismos vivos, todos los fárma-cos que tienen un origen biotecnológico son medicamentosbiológicos, pero no todos los medicamentos biológicos sonfármacos biotecnológicos. Esta dualidad entre un fármacobiotecnológico y un medicamento biológico se observaclaramente en el factor de coagulación VIII. El factor VIIIhumano, administrado a los hemofilicos para restaurar lahemostasis, se puede obtener, como mínimo, de dos maneras.Una involucra la extracción del plasma humano (9);el fármacose conoce entonces como un hemoderivado y se considera, pordefinición, como un medicamento biológico, pero no como unfármaco biotecnológico. Sin embargo, si el mismo factor VIIIse produce usando la tecnología del rADN (12),se describe comoun fármaco biotecnológico. En realidad, el SIDA, que aparecióa inicios de los años 80 (y cuya transmisión se atribuyó a latransfusión de sangre y, por lo tanto, a la terapia que involucra alos hemoderivados), fue uno de los principales impulsos pararealizar investigaciones en la producción biotecnológica deproteínas en sangre humana en lugar de aislarlas de la sangre.Sin embargo, a pesar de que se había admitido que habría un

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fuente principal de insulina hasta finales del siglo pasado).Agentes de este tipo se conocen como biológicos. Si bien, enfarmacología, el término "biológico'" se aplicó original ybásicamente a los hemoderivados y vacunas, hoy en día se leutiliza como sinónimo de medicamento biológico (o biológico,en realidad) y biomedicamento, para definir, de acuerdo con laAgencia Europea de Medicamentos (EMA) (5\ un fármaco omedicamento obtenido de un organismo vivo, que se entiendeque comprende desde seres humanos hasta bacterias, e inclusovirus. Esto establece una distinción fundamental entre losmedicamentos biológicos y los medicamentos utilizadosactualmente con mayor frecuencia, es decir, aquellos pequeñosproductos elaborados mediante síntesis química y ya conocidoscomo fármacos clásicos, tradicionales o convencionales, cuyaproducción no involucra organismos o células, ni como inter-mediarios ni como fuente. Técnicamente, los medicamentosbiológicos incluyeron de ese modo agentes conocidos, talescomo las gammaglobulinas (6)(y-globulinas), es decir, anticuer-pos o inmunoglobulinas aisladas de sangre humana paraprevenir o combatir infecciones, antibióticos (7)(cuando seobtuvieron directamente de bacterias u hongos), vacunaselaboradas a partir de extractos de microorganismos atenuadoso, más recientemente, heparinas de bajo peso molecular(LMWH) (8)(obtenidas de tejido pulmonar bovino o mucosagástrica porcina), y factor de coagulación VIII cuando se extraedel plasma humano (9).

Por lo tanto, ¿qué es lo novedoso en el tema de losmedicamentos biológicos? La novedad, al menos en términosdel orden del día para los avances científicos, es que ahoratenemos acceso a técnicas más refinadas y eficientes quepermiten una producción más confiable de biológicos especí-ficos en el laboratorio, en cantidad suficiente, tal como loveremos inmediatamente. Además, el mayor conocimiento dela actividad endógena de algunos de estos productos ha llevadoa la industria farmacéutica a realizar una enorme cantidad deproyectos de investigación, desarrollo e/o innovación(R&D&i), ayudando de ese modo a forjar los inicios de una eraverdaderamente nueva en la farmacología: la era de losbiomedicamentos (o productos biofarmacéuticos; un términoacuñado en 1980, aunque con un significado ligeramentediferente). El deseo del psicoterapeuta de 'conocerse a símismo' nunca ha sido tan provechoso para la medicina; dichodeseo nos coloca en una posición privilegiada para ampliar lasfronteras de la terapia farmacológica.

Medicamento biotecnológico:Un tipo de medicamento biológico

Un medicamento biológico implica, de alguna manera,más que ingeniárselas para obtener una molécula endógena enel laboratorio. El amplio grupo de medicamentos biológicosincluye a un subgrupo (fármacos derivados de procesos biotec-no lógicos) que se está ampliando exponencialmente. Estosfármacos conforman el tema del presente artículo, y preferimossimplificados denominándolos productos biotecnológicos. Labiotecnología, es decir, la tecnología basada en organismosvivos o moléculas biológicas (enzimas o anticuerpos) que se

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utilizan o manipulan intencionalmente para obtener productosprovechosos (10),ha iniciado una nueva área en la farmacología.Los agentes biotecnológicos se producen, por consiguiente, deorganismos vivos, debido a que son biológicos, pero paraproducir lo anterior, los organismos deben haber sido manipu-lados de alguna manera. Por ejemplo, el material genético deuna entidad como Escherichia coli se puede alterar de talmanera que, sorprendentemente, se pueda producir unaproteína humana. Esto se conoce como tecnología de ADNrecombinante (rADN), que forma parte de la ingenieríagenética, o manipulación genética, que a su vez pertenece alcampo más amplio de la biología molecular. A pesar de quesiempre existe cierta similitud en su estructura química ycomposición, los productos obtenidos mediante técnicasbiotecnológicas no siempre están planeados para ser copiasexactas de moléculas endógenas humanas. En consecuencia,los anticuerpos monoclonales contra autoantígenos producidosen ratones que han sido reproducidos para propósitos deinvestigación (manipulados) y que han sido tratados anterior-mente (manipulados) también son agentes biotecnológicos (11).Estos son dos ejemplos claros de técnicas biotecnológicas quesirven a la farmacología y, por consiguiente, a la medicina.

La primera compañía en producir una molécula tera-péutica comercialmente viable usando la biotecnología fueGenentech, fundada por Robert Swanson y Herbert Boyer en elaño 1976. Desde entonces, con el lanzamiento de la insulinahumana recombinante (abreviada como rHu o rh) (1982), lahormona de crecimiento humano recombinante o rhGH (esdecir, somatotropina recombinante) (1985), Yla eritropoyetinahumana recombinante, también conocida como EPa oepoetina (1989), ha estado en curso una carrera imparable en elcampo de los productos biofarmacéuticos. Vale la pena recor-dar que, por definición, la biotecnología también incluye elproceso de fermentación utilizado para producir alimentos ybebidas, tales como la cerveza, vino y queso; sin embargo, noabordaremos esta aplicación en este documento.

De lo mencionado anteriormente, se puede deducir que,debido a que se generan en organismos vivos, todos los fárma-cos que tienen un origen biotecnológico son medicamentosbiológicos, pero no todos los medicamentos biológicos sonfármacos biotecnológicos. Esta dualidad entre un fármacobiotecnológico y un medicamento biológico se observaclaramente en el factor de coagulación VIII. El factor VIIIhumano, administrado a los hemofilicos para restaurar lahemostasis, se puede obtener, como mínimo, de dos maneras.Una involucra la extracción del plasma humano (9); el fármacose conoce entonces como un hemoderivado y se considera, pordefinición, como un medicamento biológico, pero no como unfármaco biotecnológico. Sin embargo, si el mismo factor VIIIse produce usando la tecnología del rADN (12),se describe comoun fármaco biotecnológico. En realidad, el SIDA, que aparecióa inicios de los años 80 (y cuya transmisión se atribuyó a latransfusión de sangre y, por lo tanto, a la terapia que involucra alos hemoderivados), fue uno de los príncipales impulsos pararealizar investigaciones en la producción biotecnológica deproteínas en sangre humana en lugar de aisladas de la sangre.Sin embargo, a pesar de que se había admitido que habría un

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cambio con respecto a los procedimientos de extracción desangre para que los prQcesos recombinantes generenhemoderivados tales como el factor VIII y otros, unas cuantascompañías aún comercializan exitosamente productos aisladosdel plasma (13).

ADN recombinante:Pasado, presente y futuro

No hay duda de que el potencial de la biotecnología enla farmacología es ilimitado. Estamos ahora en el umbral de unaera cuyo final es imposible ver, mientras que ya agentes de lasegunda y tercera generación están abriéndose paso en elmercado. Hoy en día, a pesar de que los fármacos biotecnoló-gicos no se han 'integrado' socialmente, ni siquiera por variosprofesionales de la salud, se está desarrollando una nuevageneración de fármacos biotecnológicos, los cuales seránutilizados ampliamente por los estudiantes del presente yfuturo. Un área de la biotecnología implica la obtención depequeños fragmentos de ácidos nucleicos (oligonucleótidos)que, al actuar en el genoma, pueden restringir o reforzar laexpresión de gene s específicos para componer lo que se havenido conociendo como terapia génica (14). Esta área tambiénincluye el uso de células madre para fines terapéuticos (eldenominado medicamento regenerativo) (15,16).Ya se estánllevando a cabo experimentos en los campos de la cienciabásica e investigación clínica, de tal manera que la biotec-nología pueda proporcionar incluso más opciones terapéuticasinnovadoras.

A pesar de que los fármacos biotecnológicos varíanampliamente en términos de su estructura química, la mayoríason proteínas, o al menos moléculas con un componentepeptídico considerable. Se espera que estas proteínas terapéu-ticas dominen el mercado correspondiente a los fármacosbiotecnológicos en los próximos años. Los anticuerpo smonoclonales son proteínas, independientemente de cómo seproducen; sin embargo, el impulso detrás de los avances en losfármacos biotecnológicos es la técnica del rADN, que haceposible elaborar péptidos y proteínas (proteínas recombinan-tes) humanos extremadamente puros para fines terapéuticos, demanera más eficiente. Los avances realizados en este campo,desde los años 70, llevaron a la introducción en 1982 por EliLilly de la insulina humana recombinante producida porGenentech. Ésta fue la primera molécula recombinante que selanzó como un fármaco, y reemplazó a la insulina aislada delpáncreas porcino, la más utilizada hasta entonces (17).

Las ventajas del rADN incluyen su capacidad desuperar muchos de los peligros implicados en la administraciónde moléculas extraídas de tejidos humanos y no humanos. Sepuede observar un ejemplo en el tratamiento de niños conenanismo congénito que, hasta los años 80, se trató con lahormona de crecimiento derivada de hipófisis de cadáveres(somatotropina o somatropina). Esto produjo a veces laenfermedad de Creutzfeldt-Jakob (encefalopatía espongifor-me) (18\un inconveniente que se superó con el desarrollo de lasomatotropina humana recombinante. La idoneidad terapéutica

de las proteínas recombinantes frente a enfermedades severasestá fuera de duda. Tomar en cuenta, por ejemplo, las ventajasofrecidas por la rhEPO en el tratamiento de pacientes anémicoscon insuficiencia renal crónica (19),el éxito de filgrastim recom-binante (factor estimulante de la colonia de granulocitos o G-CSF) en pacientes con cáncer que reciben quimioterapia (20)y lautilidad del interferón creado por ingeniería (INF)-a en eltratamiento de la hepatitis (21). También se emplean otrascitocinas (por ejemplo, el IFN-~ o interleucina [IL]-2),vacunas biotecnológicas como la reciente vacuna contra elpapilomavirus humano, anticuerpos monoclonales que requie-ren esta tecnología en su proceso de producción, factores decoagulación, enzimas, así como otras proteínas y péptidos(frecuentemente hormonales), tales como la insulina ysomatotropina, como se mencionó anteriormente. El mayorinterés en estos fármacos por parte de los investigadores ymédicos generales significa que también reciben la atención deentidades regulatorias y autoridades sanitarias.

Como siempre es el caso en biomedicina, los últimosadelantos en la farmacología biotecnológica son el resultadode décadas, incluso siglos, de esfuerzos por parte de muchosinvestigadores. Los principales puntos de referencia setomaron obvios durante el siglo XX, con el otorgamiento devarios Premios Nobel. Al controversial otorgamiento delPremio Nobel en Medicina y Fisiología en 1923 a Banting yMcLeod por su descubrimiento de la insulina (22\le siguió elreconocimiento de importantes hallazgos que, de muchasmaneras, fueron los predecesores de la biotecnología actual.En el año 1945, Fleming, Florey y Chain recibieron el PremioNobel por descubrir que los antibióticos se podían obtener demicroorganismos(23). Este fueun vislumbrerevolucionariodecómo la biotecnología podía crecer para servir a la terapiafarmacológica. En el año 1955, Vincent du Vigneaud recibió elPremio Nobel en Química por la síntesis de los primerospéptidos usando técnicas bioquímicas (oxitocina y vasopresi-na) (24).Esto reveló el interés en técnicas de laboratorioquepodrían utilizarse para sintetizar proteínas, y la necesidad delas mismas. En el año 1959, Severo Ochoa y su discípuloArthur Komberg, recibieron el Premio Nobe1 en Medicina yFisiología por el descubrimiento de los mecanismos de síntesisde los ácidos nucleicos ARN y ADN (25),un evento fundamentalque iba a tener consecuencias decisivas para el posteriordesarrollo de la ingeniería genética. Un homenaje digno paralos farmacólogos, el Dr. Ochoa ocupó la Dirección deFarmacología en la Escuela de Medicina de la Universidad deNueva York. En el año 1978, Arber, Nathans y Smith recibieronel Premio Nobel en Medicina y Fisiología por el descubri-miento de las enzimas de restricción (26)y, en el año 1980, Berg,Gilbert y Sanger recibieron el Premio Nobel en Química porocupar elliderazgo en el desarrollo de la tecnología del rADN(27).El logrode Sangerfueparticularmentemeritorio,debidoaque él ya había recibido el Premio Nobel en 1958 por aclarar laestructura de la insulina. Otros logros también merecenreconocimiento; por ejemplo, el descubrimiento de la estruc-tura molecular delADN por Watson, Crick y el frecuentementeolvidado Wilkins (28) ganadores del Premio Nobel en Medicinay Fisiología en el año 1962. Si revisamos la lista de lospremiados en Medicina y Fisiología o Química, más allá de la

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producción de la proteína usando procedimientos de rADN,podemos observar cuántos otros hallazgos también estándirectamente relacionados con la biotecnología moderna. Unclaro ejemplo se puede apreciar en K6hler, Milstein y Jeme,quienes obtuvieron el Premio Nobel en Medicina y Fisiologíaen 1984 por proponer y desarrollar la técnica de producción delanticuerpo monoclonal (291.Sin embargo, la síntesis proteicausando el rADN de diferentes especies se ha convertido en latécnica básica para producir fármacos proteicos. Permítanosexaminar esta técnica con más detalle (Figura 1).

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V,oIo',,,;m;don..O!

ADN ORecombinante -+

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Figura 1: Este diagrama resume la técnica del ADN recombinante, que seutiliza en la producción de proteínas recombinantes terapéuticas. Una vez

que la proteína de interés se ha identificado, se utilizan endonucleasas paraaislar el fragmento del ADN codificado para ello (en color naranja). Estefragmento se inserta en un plásmido que sirve como un vector detransferencia; en otras palabras, se recombina con el plásmido (este es elvector creado por ingeniería). El plásmido es inoculado luego en las

bacterias (por ejemplo, Escherichia cali) u otra célula productora. Algunasde las bacterias aceptarán el nuevo gen y producirán la proteína, otras (lamayoría), no lo hará. Se seleccionará aquéllos que contengan la molécula deADN recombinante.

La ingeniería genética realmente empezó a tener éxito ainicios de los años 70, con el descubrimiento de las enzimas derestricción (o endonucleasas), 'tijeras moleculares' que hacenposible obtener un fragmento específico del ADN humano quese codifica para producir la proteína (10.30.311.La técnica delrADN prosperó debido a que los procedimientos clásicos parala obtención de proteínas fueron, muchas veces,improductivos, se limitaron a pocas moléculas específicas, yfrecuentemente no eran seguros. La tecnología del ADN

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recombinante se basa en la inserción, mediante un vector viral,de una proteína humana conocida - gen de codificación en elgenoma de una célula procariótica (bacterias) o eucariótica(mamífero, insecto o levadura). La población de célulasreceptoras del gen humano se conoce como el sistema deexpresión. El gen humano se 'recombina' con el materialgenético de dicho sistema, lo que produce luego la proteínahumana como si le perteneciera. Lo que es relevante es queproduce grandes cantidades de proteínas, rápidamente, y enuna forma análoga a la proteína natural, si así se desea. En elaño 1977, Eugene Goldwasser, un respetable biólogomolecular y bioquímico de la Universidad de Chicago, famosopor su decisiva contribución en el aislamiento y caracteriza-ción de la eritropoyetina, expresó cuán revolucionaria era latecnología al declarar que 10 mg de eritropoyetina, la dosisnecesaria para tratar a un paciente en diálisis durante un año,hubieran requerido 25501 litros de orina de pacientesanémicos. La EPO producida por el rADN se podía obtenerfinalmente sin la necesidad de tanta orina.

La producción de moléculas recombinantes es dificil ycostosa. La identificación del gen, la elección de la poblaciónde células que expresan la proteína, y la purificación de laproteína producida son solo algunos de los complejos pasosnecesarios para la biosíntesis de las proteínas recombinantesterapéuticas, que también requiere de monitoreo durante todoel proceso(321.En general, esto es infinitamente más prolongadoy complejo que la producción de fármacos mediante síntesisquímica. Por ejemplo, un producto químico tradicionalrequiere de 100 a 200 ensayos de control de calidad, mientrasque un fármaco biotecnológico puede requerir más de 2000(incluido el control en elproceso y el análisis del producto) (331.

Esta complejidad es extremadamente relevante: variacionesaparentemente insignificantes en el proceso de producciónpueden conllevar a cambios estructurales en la molécula finalque puede tener un enorme impacto en el comportamientofarmacológico del producto. En el caso de los fármaco sbiotecnológicos, se dice que 'el proceso es el producto', debidoa que la estructura, la conformación y, por lo tanto, laspropiedades farmacológicas del producto final se vinculanestrechamente con los procedimientos aplicados durante lafabricación (341.Esto es comprensible ya que el comportamientode los organismos vivos está relacionado estrechamente conlos cambios ambientales, mucho más que los compuestosderivados de químicos. Esto muestra justamente cuándiferentes son los fármacos biotecnológicos de los fármacossintéticos, los cuales admiten una mayor flexibilidad en suproceso de producción. .

Un ejemplo bastante discutido que ilustra la relevanciadel protocolo de producción de agentes biotecnológicos es laelección del sistema para la expresión de la proteínarecombinante humana. Las células procariotas (bacterias)permiten una producción de proteínas más rápida, debido aque, como se supone que una sola bacteria se divide cada 20minutos, se formarán mil millones de células en poco más demedio día (se cultivan en tanques capaces de contener miles delitros). Aparentemente, esta es una ventaja de los sistemasprocariotas. Por otro lado, las células eucariotas de mamíferos,


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tales como aquéllas del Ovario de Rámster Chino (CRO),crecen de manera más lenta y, por lo tanto, tomanconsiderablemente más tiempo en producir una cantidadsimilar del biofármaco. La secuencia de aminoácidos de laproteína resultante en ambos vectores de expresión es lamisma, a pesar de que sabemos que las bacterias no puedenglicosilar proteínas (35)(es decir, no pueden añadir carbohidra-tos, o azúcares; proviene del griego glycos que significa'dulce '), mientras que las células de mamíferos sí pueden. En elcaso de algunas proteínas, la glicosilación es esencial para queéstas sean activas (35.37).Este es un ejemplo extremo de laimportancia de elegir el proceso de producción. Otros cambios,a pesar de que son aparentemente poco significativos, son aveces incluso más decisivos para la viabilidad terapéutica delos medicamentos biológicos recombinantes, especialmente entérminos de seguridad. Por ejemplo, la formulación delproducto final determinará la estabilidad, la conformación y,por consiguiente, la actividad biológica (38,39).

A pesar del hecho de que los farmacólogos, en general,aún no están familiarizados con esta metodología, estamos pordesarrollar proteínas recombinantes más sofisticadas o, almenos, proteínas que requieren procesos de producción mássofisticados. Ya se encuentran en el mercado proteínas que soncreadas uniendo partes de dos o más gene s diferentes, loscuales se codifican originalmente para proteínas independien-tes (proteínas de fusión) (401,y ya existen toxinas vinculadas a unanticuerpo dirigido a un antígeno específico asociado atumores de superficie celular (inmunotoxina) o toxinas quimé-ricas (41,421.La situación se toma más complicada, debido a quela recombinación genética para obtener proteínas se puedellevar a cabo en plantas (43)y animales de granja que, en conse-cuencia, se vuelven transgénicos (la denominada 'granjafarmacéutica'). Por ejemplo, en el año 2006, la EMA aprobóuna anti-trombina-a producida en la leche de cabras en la que sehabía insertado el gen correspondiente (44).

Para concluir sobre este tema, en comparación con lastécnicas tradicionales para obtener moléculas proteicas, lametodología del ADN recombinante permite obtener losproductos de manera más rápida y en cantidades mayores.Estos productos son más puros, menos susceptibles acontaminación y, si se desea, más similares a la moléculaendógena. El éxito de esta técnica tiene una consecuenciainevitablemente 'aritmética': el crecimiento exponencial en elnúmero de fármacos proteico s que se producen y se espera quelleguen al mercado. Si tomamos fármacos biotecnológicosrecombinantes actualmente autorizados, aquéllos que están a laespera de autorización y aquéllos proyectados, el tamaño demercado previsto es casi inimaginable (451.En 5 años, desde el2003 al 2008, el mercado global para los fármacos biotecnoló-gicos ha aumentado en más del doble, de US$3 8 mil millones aUS$83 mil millones. Esto, a pesar de que la participación en elmercado de los medicamentos convencionales está disminu-yendo progresivamente a favor de los biomedicamentos. Estees un aviso particularmente relevante para los farmacólogos.Sin embargo, ¿de qué manera la naturaleza de la proteína de unfármaco afecta su comportamiento farmacológico?

Earmacología de proteínas terapéuticasrecombinantes: Inmunogenicidad y otros aspectos

Además del proceso de producción, las proteínasrecombinantes se diferencian de los fám1acos tradicionalessintetizados químicamente de dos maneras básicas: en suestructura química (obviamente proteica) y en la similitudestructural y funcional entre las proteínas recombinantes ymoléculas endógenas. Estos aspectos de los fármacos proteico sbiotecnológicos afectan considerablemente su compor-tamiento farmacológico yla metodología necesaria para suinvestigación y desarrollo.

La complejidad implicada en el desarrollo y estudio deproteínas terapéuticas, y el impacto de esta complejidad en lafarmacocinética, en comparación con productos químicostradicionales, está ilustrada, por ejemplo, por diferencias en eltamaño. La EPO, por ejemplo, es aproximadamente 170 vecesmás grande que el ácido acetilsalicílico (otras moléculas sonhasta 1000 e incluso 10000 veces más pequeñas encomparación con los anticuerpo s monoclonales). El tamaño esimportante en la farmacología. Además, a pesar de que se handesarrollado formas que resisten la degradación en los sitios deadministración (46),la biodisponibilidad de estos fármacos esgeneralmente baja, y su distribución y penetración en el tejidoson bastante limitadas (47.491.Además, el hecho de que losfármacos copien, con frecuencia, moléculas endógenassignifica que el estado fisiopatológico del paciente tiene unconsiderable efecto en su actividad (47). No solo los farmacólo-gos requieren conocimientos profundos de la farmacocinética yfarmacodinámica de las proteínas terapéuticas para lainvestigación y desarrollo, sino que la tecnología que circundaestos compuestos es también considerablemente diferente deaquélla que se utiliza, por lo general, en los fármacossintetizados químicamente. Los fabricantes frecuentementetienen que diseñar técnicas para evaluar las moléculas deproteína, asegurando que estos métodos distingan entre elmedicamento biológico y su contraparte endógena (501,ydesarrollar métodos de detección de anticuerpos contra elmedicamento biológico. Los farmacólogos, por su parte,requieren nuevos conocimientos técnicos, con la finalidad deser capaces de investigar fármacos biotecnológicos. Lafarmacología deberá incluir la formación de los 'biofarmacólologos' preclínicos y clínicos, debido a que la introducción deestos fármacos desafiará algunos de los conceptos tradicionalesde la farmacología. Esto se puede observar, de maneraparticularmente clara, en la preocupación que surge por losefectos adversos que resultan de las reacciones inmunológicasque generan estos nuevos compuestos, es decir, suinmunogenicidad; anecdótico hasta la fecha en la farmacologíade moléculas pequeñas.

¿Por qué la inmunogenicidad se ha convertido repenti-namente en un motivo de preocupación? Es fácil entender quelas moléculas grandes, complejas y, con frecuencia, inestables,tales como las proteínas terapéuticas y péptidos, tienen unamayor probabilidad de expresar regiones que se comportancomo epítopos (estructuras contra las cuales reacciona elsistema inmunológico). La habilidad de estos fármacos

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proteico s de iniciar la respuesta inmunológica se conoce comoinmunogenicidad. Es incluso más fácil entender la tendencia delas proteínas de volverse inmunogénicas si, como a veces es elcaso, estas moléculas de proteína no son exclusivamente denaturaleza humana. Esta es la razón por la que el posiblebeneficio terapéutico de la administración de anticuerpo smonoclonales murinos se vio ensombrecido por la reaccióninmunológica que ellos generaron cuando se identificaroncomo extraños. Estos anticuerpo s se conocen como anticuerposhumanos anti-ratón (HAMA). Esto desencadenó el desarrollode anticuerpo s monoclonales quiméricos humano-murinos(con el sufijo -ximab, por ejemplo, rituximab), seguidos poranticuerpos 'humanizados' con un mayor contenido humano(con el sufijo -f:umab, por ejemplo, trastuzumab), e incluso losanticuerpo s completamente humanos disponibles actualmente(con el sufijo -umab, por ejemplo, adalimumab). A pesar de queestos agentes contribuyen en gran medida a reducir lainmunogenicidad, ellos no solucionan el problemacompletamente (51).Esto no debería ser una sorpresa, ya queincluso las proteínas recombinantes terapéuticas con unasecuencia de aminoácidos que es idéntica a aquélla de unacontraparte natural, no están exentos de llevar determinantesantigénicos. No es fácil explicar por qué una proteínaterapéutica recombinante puede ser inmunogénica, a pesar dela similitud de dicha estructura primaria. No obstante, sepueden hacer algunos comentarios (52,53).Las proteínasrecombinantes terapéuticas son compuestos tridimensionales yestructuras cuatemarias a veces complejas, cuyo plegamientogenera una forma espacial que puede ser subóptima yfrecuentemente inestable (54). Su inestabilidad durante elalmacenamiento puede ser ocasionalmente suficiente paragenerar nuevas estructuras, tales como agregados de proteína oproductos que resultan de la degradación química, que actúancomo epítopos. Además, el proceso de purificación deproteínas durante la producción frecuentemente llevaimpurezas procedentes de los vectores de expresión (porejemplo, porciones de ADN de genes bacterianos), y estasimpurezaspuedenprovocarinmunogenicidad(53).

La inmunogenicidad no se percibiría como un elementoque se debe evitar si no tuviera consecuencias clínicas. Losmedicamentos biológicos pueden, y comúnmente lo hacen,generar anticuerpos contra los fármacos que no tienen unimpacto clínico, pero estos mismos anticuerpo s podríanprovocar que falle la terapia o se desarrollen reaccionesadversas severas (55,56). A pesar de que no son comunes lasreacciones adversas severas, un episodio que ocurrió al final delsiglo pasado e inicios de este, nos advirtió acerca de lanecesidad de evaluar las posibles consecuencias clínicas de uncaso hipotético de inmunogenicidad. Tal como se manifestóanteriormente, la rhEPO fue una molécula revolucionaria quese comercializó en los años 80. Ha evitado muchastransfusiones, ha elevado la calidad de vida de pacientes coninsuficiencia renal crónica, y ha reducido al mínimo muchos delos efectos adversos de la quimioterapia en pacientes concáncer (19,57).Una de las compañías que lanzó la rhEPO introdujouna variación aparentemente poco significativa -cambió laalbúmina por polisorbato 80- en su formulación. A partir de allí,se empezaron a observar reacciones adversas muy severas y a

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veces, aunque escasas, fatales en pacientes tratados con un tipoespecífico de jeringa prellenada (58).Se han propuesto diversashipótesis para explicar estas reacciones (59).Lo más recomen-dable parecía ser la formación de agregados o lixiviados quepotencian la producción de la neutralización de los anticuerposanti-EPO que reconocieron no sol~ el fármaco, sino también lapropia eritropoyetina del paciente (60).Los anticuerpo s quereaccionaron con la eritropoyetina endógena, rompiendo deese modo su tolerancia inmunológica, causaron un tipo deanemia súbita conocida como aplasia pura de células rojas(PRCA), que tuvo consecuencias fatales. A pesar de que losproblemas destacados por este caso parecen haberse superadoahora, la EMAha intensificado sus requisitos de seguridad parala aprobación de medicamentos biológicos. Una situaciónsimilar se observó con la trombopoyetina recombinante (61),apesar de que afortunadamente ésta se detectó durante eldesarrollo clínico.

Finalmente, independientemente de la severidad de lasreacciones adversas, la inmunogenicidad puede provocarfracasos en la terapia debido a que los anticuerpo s queinteractúan con fármacos proteico s externos los neutralizanatenuando o bloqueando su actividad (62);un fenómenoobservado, por ejemplo, en las preparaciones del IFN y elFactor VIII (63). Demostrar la existencia de anticuerposneutralizantes durante el desarrollo de un medicamentobiológico es una importante advertencia para la compañíafarmacéutica o entidades regulatorias, que a veces están encontra de su desarrollo posterior. En abril de 2008, la EMA, laagencia a cargo de la autorización de los fármaco sbiotecnológicos en Europa, publicó directrices definitivasjunto con recomendaciones que los laboratorios farmacéuticosdeben adoptar para evaluar la inmunogenicidad (64).

Biosimilares, no biogenéricos

Los requisitos generales para el desarrollo preclínico yclínico de un medicamento biotecnológico innovador sonfundamentalmente los mismos que aquéllos de un fármacosintético, pese al hecho de que, en promedio, la inversiónnecesaria es mucho mayor para el biofármaco. A pesar de quepodríamos enfocamos en aspectos específicos del desarrollode los fármacos (por ejemplo, la necesidad de evaluar lainmunogenicidad en el caso de los medicamentos biológicos),aquí examinamos por qué es más exigente hacer una copia deun medicamento biológico que de un fármaco sintetizadoquímicamente (pequeño), un denominado genérico.

Ya hemos visto cómo, incluso, una leve variación en elproceso de producción de un medicamento biológico puedemodificar las características químicas del producto final (esdecir, 'el proceso es el producto'), y que esto podría, a su vez,conllevar a cambios en el comportamiento biológico de lamolécula (65)y, en consecuencia, a cambios en su seguridad y/oeficacia (66).Estas consecuencias se deben tomar en cuenta, porejemplo, cuando una compañía pretende modificar elprotocolo de producción de un fármaco innovador que ya se halanzado al mercado (67);sin embargo, también se deben


considerar al intentar producir una copia de un medicamentobiotecnológicocuya patente ha expirado (68,69).La complejidadde las proteínas terapéuticas y sus técnicas de producción conbase en organismos vivos, así como los requisitos deconfidencialidad de las compañías farmacéuticas, hacenimposible que otra compañía produzca una copiaestructuralmente idéntica del fármaco innovador (70).Ligerasdiferencias en la composición podrían comprometer laseguridad y eficacia del fármaco, debido a que no es suficientepara que la secuencia del aminoácido de la copia sea la misma.Ya que no es posible producir dos biofármacos idénticos nigarantizar completamente su estructura moleculartridimensional debido, entre otras cosas, a modificacionespostranslacionales que conllevan a la microheterogeneidad deaquellos medicamentos, los criterios del desarrollo para unfármaco biotecnológico deben ser más estrictos que aquéllosrequeridos para un genérico, para el cual solo labioequivalencia farmacocinética es generalmente suficientepara probar un comportamiento terapéutico idéntico (71). Enconsecuencia, para hacerlos equivalentes, la copia de unmedicamento biotecnológico debe demostrar ser tan eficaz yseguro como el fármaco de referencia innovador en ensayosclínicos comparativos que evalúen ambos aspectos. Asimismo,se deben realizar comparaciones preclínicas y es obligatoria lainformación de seguridad poscomercialización de la copia.Nuevamente, en cuanto a las normas de la EMA, loslaboratorios biofarmacéuticos que producen innovadorestratamientos biotecnológicos también necesitan demostrar queno existen cambios en la eficacia y seguridad cuando se aplicaun cambio importante del proceso de fabricación en el productoinnovador.

La EMA utiliza el término 'biosimilar' o 'medicamentobiológico similar' para la copia autorizada de un medicamentobiológico, por consiguiente, biotecnológico producido deconformidad con requisitos específicos de calidad, eficacia yseguridad (72).Con la finalidad de evitar confusiones, no sedeberá utilizar el término biogenérico debido a que sus víasreguladoras correspondientes para obtener la autorización sondiferentes. En el año 2005, la EMA emitió directrices sobre losbiosimilares (73,74),convirtiéndola, en consecuencia, en la únicaentidad regulatoria hasta la fecha que ha propuesto una víaabreviada para su desarrollo (Japón y Canadá están en camino).Veremos cuál será la posición de la FDA con respecto a losbiosimilares o "follow-on biologicals" (FOB) comosupuestamente se les llamaría en los Estados Unidos. Desde laaprobación en Europa de dos biosimilares de somatotropina enel año 2006, la EMA ha autorizado 13 biosimilares (de hecho,realmente seis diferentes moléculas). Antes de emitir lasdirectrices, se había rechazado una copia de un productobiotecnológico, y al menos otro fue retirado, más adelante, de laevaluación de la EMA por el promotor. El exigente ejercicio decomparar un biosimilar con el fármaco innovador requiere mástiempo y esfuerzo, así como una inversión considerablementemayor (entre 5 y 100 veces), que los requeridos para eldesarrollo de un medicamento genérico. A pesar de que se prevéque el precio de los biosimilares también lleve a losinnovadores a aplicar un descuento en sus productos, lasexigentes normas supuestamente no permitirán descuentos

cerca a aquéllosalcanzadosen los genéricos. Se espera que elmercado de los biosimilares crezca en los siguientes años.Afortunadamente, cubren una necesidad 'social' en un mundodonde los gastos de asistencia sanitaria están creciendo a unavelocidad exponencial. Sin embargo, la inversión necesaria hagenerado aprehensión y dudas con respecto a la viabilidadfinanciera de estos agentes. Solo queda por ver, por lo tanto, conqué rapidez la industria de los biosimilares se desarrollará enEuropa y el resto del mundo. La creciente incertidumbre enmuchas compañías sobre la posibilidad de recuperar lainversión original se agrava por el hecho de que, en algunospaíses, la legislación nacional impide que los químicosfarmacéuticos realicen la sustitución automática a fármacosbiotecnológicos (a diferencia de los innovadores fármacossintéticos y genéricos) (75).Es importante destacar que estapolítica de 'substitución no automática' se aplica en algunospaíses a cualquier fármaco biotecnológico, también productosinnovadores, no específicamente a biosimilares. Esto significa,por ejemplo, que el farmacéutico no puede entregar una EPOinnovadora si el médico prescribe otro innovador (existe másde una EPO original en el mercado). Lo mismo se aplicaría a losdos IFN~-l a originales actualmente en el mercado para laesclerosis múltiple.

Por lo tanto, debemos decir que los biosimilares sonfármacos que están garantizados terapéuticamente tanto comolos correspondientes biomedicamentos originales en términosde calidad, eficacia y seguridad, y que, una vez que la moléculahaya sido aprobada por la EMA, ya no es una copia sino otromedicamento biotecnológico. Algunos argumentan que inclusoun biomejorado ("biobetter") se puede producir en algunasocasiones en las que se utilizan técnicas modernas para suproducción. Finalmente, permítannos no olvidar que una copiade un biomedicamento que no ha ingresado en la vía del EMApara su autorización y, sin embargo, se ha introducido enmercados no europeos, no se deberá llamar un biosimilar.

Conclusión. Medicamentos biotecnológicos (tantoinnovadores como biosimilares): ambos una nece-sidad y un desafío

A partir de lo que se ha discutido anteriormente, e~táclaro que los medicamentos biológicos no son simplemente unanueva familia de fármacos, como lo fueron, por ejemplo, losinhibidores de la enzima convertidora de la angiotensina, losinhibidores de la bomba de protones, o los antagonistas delreceptor de leucotrienos en su día. Esta nueva generación demoléculas terapéuticas anuncia una nueva era en farmacología,una que requerirá que los farmacólogos adquieran nuevashabilidades para desarrollar y manejar estas moléculas. Estosnuevos fármacos han abierto, por lo menos, una nueva ramacompleta de la farmacología.Talvez sea tiempode empezarautilizar el viejo término de biofarmacología, ahora en desuso,con un diferente significado. Podríamos, incluso, llegar máslejos. Si aceptamos, como lo han propuesto algunos pensado-res, que una ciencia utiliza sus propios recursos para explicarsea sí misma, la biofarmacología podría convertirse en unaciencia emergente en la intersección de varias otras disciplinas.

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Más que un prometedor desarrollo para el futuro, losagentesbiotecnológicos sonuna realidad tangible. Sin embar-go, como la mayoría de los nuevos productos, su desarrollo ycomercialización plantean muchas preguntas. Depende de losfabricantes, investigadores, médicos, farmacéuticos y regula-dores coordinar esfuerzos para ayudar a responder estaspreguntas, con la finalidad de asegurar que los tratamientossean tanto seguros como eficaces. Garantizar la seguridad delos fármacos y el acceso de los pacientes a estos importantesfármacos deberá ser el máximo objetivo de todos aquellosactores. Los intereses partidistas significan que muchaspreguntas se dirigen hacia áreas específicas de las normaspertinentes. Afortunadamente, la naturaleza de estas normas enEuropa sirve como una garantía para los pacientes. Este es unenfoque conveniente, desde el punto de vista de la EMA, ante laincertidumbre sobre una gran cantidad de fundamentoscientíficos y médicos subyacentes de muchos de estos fárma-

cos, y la ignorancia acerca de los mismos. ¿Se justifica que elfarmacéutico no pueda sustituir automáticamente los agentesbiotecnológicos en algunos países? ¿Justifican pocos casos deinmunogenicidad fatal tales normas estrictas?

Dados estos requisitos, ¿alcanzará la participación enel mercado de los biosimilares aquélla del mercado genérico?¿Desarrollará la Administración de Alimentos y Fármacos(FDA) un conjunto de normas similares como aquél de la EMAcon respecto al FOB? ¿Competirán los biosimilares solo en elprecio? ¿Será posible la eficaz administración entérica deproteínas terapéuticas? ¿Se utilizarán las plantas (si bientransgénicas) nuevamente como la fuente principal de losfármacos? Solo el tiempo proporcionarárespuestas a éstas yotras preguntas. Por ahora, solo el horizonte es visible. Perosabemos que algo, probablemente casi todo, se encuentra másallá de él.

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